PENGEMBANGAN BERBASIS PLC (Programmable Logic Controller)

komponen elektronika, PLC (Programmable Logic Controller) dan motor DC.

https://www.blogger.com/blogger.g?blogID=2889819403626281846#editor/target=post;postID=4132604660870374924;onPublishedMenu=allposts;onClosedMenu=allposts;postNum=1;src=postname

Mekatronika

            Mekatronika adalah singkatan dari dua kata mekanika dan elektronika. Mekatronika adalah salah satu bidang ilmu yang mempelajari tentang pengontrolan sistem mekanik dengan menggunakan rangkaian elektronika. Rangkaian elektronika yang mengontrol sistem mekanik disebut dengan kontroller.

Lihat tulisan teman-teman yang lain ya !

Komponen elektronika

Beberapa komponen elektronika yang dibahas pada blogger adalah Resistor dan Variable Resistor, Phototransistor, LED dan IR LED, LM324N, L293D, Relay, Saklar dan Sensor Jarak (GP2D12F).

  Variable Resistor (Multiturn)

Variable Resistor merupakan jenis resistor yang dapat diubah-ubah nilai tahanannya. Secara umum terdapat dua cara penggunaan variable resistor ini, yaitu digunakan dengan keadaan mudah untuk mengubah nilai tahanannya, seperti tombol volume yang digunakan di radio dan semi fixed resistor yaitu perubahan nilai tahanannya hanya dapat dilakukan oleh orang yang ahli. Semi fixed resistor pada umumnya digunakan untuk mengkompensasi nilai tahanan yang tidak akurat.

Pada umumnya sudut putar untuk variable resistor adalah 360°. Akan tetapi terdapat pula variable resistor yang mempunyai sudut putar lebih dari 360° atau beberapa kali satu putaran penuh  yang ditujukan untuk mendapatkan nilai tahanan yang lebih akurat. Resistor jenis ini umumnya disebut sebagai trimmer potentiometer atau multiturn. Gambar dan simbol multiturn atau variable resistor dapat dilihat pada gambar

 Phototransistor

Phototransistor merupakan sebuah transistor yang berfungsi sebagai penerima sinyal (receiver) terhadap suatu pemancar (transmitter). Phototransistor akan saturasi pada saat menerima sinar IR LED dan cut off pada saat tidak menerima sinar IR LED. Pada saat phototransistor saturasi, arus listrik mengalir dari kolektor ke emitor dan pada saat cut off arus listrik tidak mengalir dari kolektor ke emitor. Cahaya yang diterima oleh phototransistor bisa berupa cahaya langsung maupun cahaya pantulan. Bentuk fisik dan simbol phototransistor dapat dilihat pada gambar

2.2.5       L293D

L293D adalah komponen elektronik yang dapat dipergunakan untuk mengontrol arah putaran motor DC. Satu buah L293D dapat dipergunakan untuk mengontrol dua buah motor DC. Selain dapat dipergunakan untuk mengontrol arah putaran motor DC, L293D juga mampu menjalankan beban induktif seperti relay, solenoid, maupun motor stepper. Gambar dan simbol L293D dapat dilihat pada gambar 

Gambar dan simbol L293D

            Kaki-kaki input terdapat pada kaki 2, 7, 10, dan 15. Kaki-kaki output terdapat pada kaki 3, 6, 11, dan 14. Hubungan input output akan berfungsi jika tegangan pada kaki inhibit bernilai high.

 Relay

            Relay merupakan salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai saklar mekanik. Fungsi relay yaitu memisahkan rangkaian listrik tegangan tinggi dengan rangkain listrik tegangan rendah.

Relay mempunyai lima buah kaki. Dua kaki digunakan untuk mengaktifkan kumparan. Kedua kaki ini tidak bertanda, artinya boleh terbalik dalam pemasangannya. Tiga kaki lainnya berfungsi sebagai saklar yang terdiri dari kaki Common (COMM), kaki Normally Open (NO), dan kaki Normally Closed (NC).

Dalam keadaan koil tidak dialiri arus listrik, kaki COMM akan terhubung ke kaki NC. Dalam keadaan kaki koil dialiri arus listrik, kaki COMM akan terhubung dengan kaki NO. Gambar dan simbol relay dapat dilihat pada gambar

Gambar dan simbol relay

 PLC (Programmable Logic Controller)

Programmable Logic Controller (PLC)  menurut tata bahasa bisa diartikan sebagai suatu alat pengatur/pengendali logika yang bisa diprogram. Menurut fungsinya PLC adalah suatu perangkat elektronik yang digunakan sebagai alat pengatur atau pengendali yang cerdas dan otomatis pada suatu proses logika sekuensial maupun proses pengaturan atau pengukuran pada suatu sistem kontrol yang dapat diprogram sesuai keinginan. Keuntungan PLC dibanding dengan sistem logika sekuensial elektromekanik/rangkaian relay konvensional antara lain :

1.     PLC dapat diprogram dan mudah dimodifikasi

2.     Mudah dalam pengawatan/instalasi

3.     Mudah dalam pengoperasian

4.     Mudah dalam pemeliharaan dan perbaikan

5.     Cepat dalam melakukan pengembangan sistem

6.     Lebih modern dan mendukung pada sistem kontrol-informasi

7.     Penyajian data pada proses pengukuran lebih akurat

8.     Proses pengaturan lebih presisi

9.     Harga relatif lebih murah untuk aplikasi sistem yang besar.

Aplikasi PLC pada dunia industri antara lain digunakan pada :

1.     Conveyor System

2.     Food Processing

3.     Machine Tool

4.     Lift Control System

5.     Security Control System

6.     Power Station Plant

7.     Water Treatment, dll.

Bagian-bagian penting dari hardware PLC adalah :

1.     Unit input (masukan)

2.     Unit output (keluaran)

3.     Unit processor dan Unit memory

4.     Port Comunication (terminal komunikasi)

5.     Power Supply.

 Modul Input

     Modul input berguna sebagai bagian yang memberikan masukan kedalam prosesor. Menurut sinyal masukannya modul input dibagi menjadi 2 jenis, yaitu digital input dan analog input.   Digital input sinyal masukannya berupa status 1 atau 0    ( on atau off) dari switch, push botton, limit switch, lengan-lengan aux relay, dll. Pada modul digital input yang perlu diperhatikan adalah tegangan kerja kontak (5VDC, 24VDC, 48VDC, 110VDC, 110VAC, 220VAC), sumber tegangan Common positip (+) atau Common Negative (-), waktu transisi (switching time) dari On ke Off bisa juga sebaliknya, dan jumlah kanal permodul (8 chanel, 16 chanel ,32 chanel, 64 chanel atau 96 chanel).

     Analog input sinyal masukannya berupa arus atau tegangan dari tranducer atau besaran-besaran elektrik dari sensor. Pada modul analog input yang perlu diperhatikan adalah Besar dan jenis sinyal analognya (0~5VDC, 0~10VDC, -5 ~ +5 VDC, 0 ~ 20 mA, 4 ~ 20 mA atau RTD, thermocouple, dll), resolusi ADC (8 bit, 10 bit, 12 bit, 15 bit, atau 16 bit), accuracy (%) , bipolar/unipolar input atau single ended input, dan  banyaknya chanel setiap modul (4 ch atau 8 ch).

Pada PLC Master K-120s, input PLC tersusun dari banyak rangkaian optocoupler yang berfungsi menerima sinyal dari unit pengindera periferal, dan memberikan pengaturan sinyal maupun indikator keadaan masukan sinyal. Rangkaian input PLC Master-K120s dapat dilihat pada gambar 2.9.

  Modul Output

            Modul output berfungsi untuk meneruskan output hasil pemrosesan data dari CPU. Menurut jenisnya, modul output dibagi menjadi 2 jenis, yaitu digital output dan analog output.

Rangkaian input PLC Master-K120s

Digital output akan meneruskan sinyal digital 1 atau 0      (On atau Off) yang dapat dihubungkan pada komponen lampu, kontaktor, solenoid, dll. Yang perlu diperhatikan dalam memilih modul digital output ini adalah jenis kontak yang dipakai, beban kontak (Contact ratting), dan waktu kerja (Operating time). Modul digital output dibedakan menjadi 2 jenis yang dilihat dari komponen utama kontaknya, yaitu jenis elektronik dan jenis mekanis. Jenis elektronik umumnya menggunakan transistor, dan SCR atau Mosfet. jenis mekanis menggunakan relay.

      Analog output berfungsi meneruskan sinyal hasil pemrosesan pada CPU berupa besaran analog (arus/tegangan) untuk diteruskan pada peralatan meter, display, dll.

            Output PLC jenis master K-120s tersusun dari banyak relay yang berfungsi mengaktivasi berbagai macam piranti, salah satunya untuk mengaktifkan motor DC. Rangkaian output PLC Master-K120s dapat dilihat pada gambar

Rangkaian output PLC Master-K120s

Modul CPU (Central Processing Unit)

            Modul CPU memiliki arsitektur hardware yang  berlainan, tergantung jenis PLC yang dipakai. Namun secara garis besar, pada modul CPU didalamnya terdiri dari processor, memory, dan port komunikasi. Fungsi utama dari CPU adalah sebagai modul pemroses utama. Adapun proses yang dilakukan sangat tergantung dari program yang telah disimpan dalam memory.           Memory selain berfungsi sebagai tempat penyimpan program, juga sebagai lalu lintas data dan hasil pemrosesan dari prosesor yang selanjutnya dikirim pada bagian output. Arsitektur memory-pun bisa berbeda-beda, umumnya dalam bentuk RAM atau ROM (EPROM/EEPROM). Jika menggunakan RAM, biasanya dilengkapi dengan baterai yang berfungsi mempertahankan isi program pada memori. Port Comunication atau terminal komunikasi berfungsi sebagai terminal/jalur komunikasi data yang digunakan antara PLC dengan Programming Device/PC (personal computer) atau antar PLC sendiri baik secara langsung maupun dengan perantaraan alat lain seperti modem, hub, dll. Secara hardware, terminal komunikasi bisa berupa RS232, RS485, RJ45 RG6/ RG8, dan Optik.

            Pada aplikasi komunikasi antara PC dengan PLC, PC bisa berfungsi sebagai :

·         Unit Programmer, yaitu perangkat pembuat program aplikasi PLC untuk keperluan down loading, up loading dan debugging.

·         HMI (Human Machine Interface), yaitu sebagai perantara dalam pengoperasian antara manusia dengan mesin (pengganti console desk dan display konvensional)

·         Atau bisa berfungsi keduanya.

Ada beberapa syarat penting yang harus dipenuhi agar suatu PLC bisa berkomunikasi, yaitu :

1.     Secara hardware, meliputi : koneksi pin terminal komunikasi, jenis kabel/media yang dipakai, panjang kabel/jarak jangkauan yang diijinkan, serta penggunaan modul interface (bila digunakan).

2.     Secara software, meliputi : protocol komunikasi, setting parameter (baudrate, parity, address)

   Modul Power Supply

           Bagian terakhir adalah modul power supply. Modul ini merupakan sumber daya bagi bekerjanya PLC. Input power supply ini bisa berupa tegangan AC maupun DC dengan besaran dan kapasitas tertentu sesuai dengan kebutuhan. Pada PLC jenis Compact Design, power supply biasanya sudah menyatu dengan CPU. Yang perlu diperhatikan dalam pemilihan modul power supply ini adalah :

1.     Besarnya tegangan input, misalnya 24VDC, 110VDC, 110/220VAC, dll.

2.     Kapasitas beban maksimum, misalnya 4A, 8A, dst

3.     Operating mode , misalnya Redundant, standalone atau summable.

   Simbol komponen diagram tangga     

   Beberapa simbol komponen diagram tangga yang akan dibahas pada sub bab berikut adalah NO (normally open) contactor,  NC (normally closed) contactor, Output koil, IUR (Internal Utility Relay), Blok perintah Set, Blok perintah Reset.

NO (Normaly Open) Contactor

NO (Normally Open) Contact adalah saklar yang pada kondisi normal kontaknya terbuka. Apabila saklar ditekan mengakibatkan kontaknya tersambung. Simbol normally open contactor dapat dilihat pada gambar

Simbol Normaly Open Contactor

NC (Normally closed) Contactor

NC (Normaly closed) Contact adalah saklar yang  pada kondisi normal kontaknya tertutup. Apabila saklar ditekan mengakibatkan kontaknya terputus. Simbol normally closed contact dapat dilihat pada gambar

Simbol Normaly Closed Contactor

  Output Koil

Output koil adalah saklar yang digunakan sebagai output pada diagram tangga. Output koil akan aktif apabila jalur input terhubung dengan jalur output. Simbol Output Koil dapat dilihat pada gambar

Simbol Output Koil

 IUR (Internal Utility Relay)

IUR adalah salah satu komponen maya yang ada pada PLC. IUR dapat berfungsi sebagai koil relay (Output) maupun kontak (Input). IUR akan aktif selama jalur dari kiri ke kanan terhubung . IUR dilambangkan dengan huruf M.

 Blok Perintah Set

Blok perintah set berfungsi untuk mengaktifkan IUR (internal utility relay). IUR tersebut  tidak aktif apabila diberi perintah RESET. Simbol blok perintah set dapat dilihat pada gambar

Simbol Blok Perintah Set

  Blok Perintah Reset

Blok perintah reset berfungsi untuk menonaktifkan IUR (internal utility relay). IUR tersebut akan aktif apabila diberi perintah SET. Simbol blok perintah reset dapat dilihat pada gambar

Simbol Blok Perintah Reset

Motor DC

Motor DC (Direct Current) adalah suatu alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor DC dapat berputar searah dengan arah putaran jarum jam (clock wise) atau juga berputar berlawanan dengan arah putaran jarum jam (counter clock wise). Agar motor DC dapat berputar maka jenis listrik yang dipergunakan adalah jenis listrik arus searah atau biasa disebut dengan DC (Direct Current). Gambar motor DC dapat dilihat pada gambar

Motor DC (Direct Current)

Dalam aplikasinya seringkali sebuah motor DC diputar dalam dua arah putaran yaitu searah putaran jarum jam (Clock Wise) dan berlawanan arah putaran jarum jam (Counter Clock Wise). Arah putaran motor DC dapat berubah dengan cara mengubah arah arus listrik yang mengalir melewati motor DC tersebut. Mengubah arah arus listrik yang melewati motor DC dapat dilakukan dengan cara mengubah polaritas tegangan motornya. Dasar pengaturan arah putaran motor DC dapat dilihat pada gambar

Dasar pengaturan arah putaran motor DC

Mengubah arah arus listrik yang melewati motor DC dapat dilakukan secara manual atau secara otomatis. Mengubah arah arus listrik yang melewati motor DC secara manual dapat dilakukan dengan cara menggunakan dua buah saklar. Skema pengaturan arah putaran motor DC dengan menggunakan dua buah saklar dapat dilihat pada gambar 2.19. Apabila S1 (Saklar 1) berada di posisi kiri (terhubung dengan kutub positif) dan S2 (Saklar 2) berada disebelah kanan (terhubung dengan kutub negative) maka motor DC akan berputar. Jika ingin mengubah arah arus listrik dan mengubah arah putaran motor DC maka tinggal mengubah posisi kedua saklar (S1 dan S2) secara serempak. S1 yang semula berada di posisi kiri diubah posisinya menjadi ke posisi sebelah kanan (terhubung dengan kutub negative) dan S2 yang semula berada di posisi kanan diubah posisinya menjadi ke posisi sebelah kiri (terhubung dengan kutub positif).

Pengaturan arah putaran motor DC

 dengan menggunakan saklar

LM324N mempunyai dua kaki input yaitu inverting input (bersimbol negatif) dan non inverting input (bersimbol positif). Sebagai pembanding (komparator), LM324N berfungsi membandingkan tegangan yang masuk pada kedua kaki input. Bila LM324N digunakan sebagai pembanding, maka salah satu kaki input diberi tegangan referensi dan kaki input yang lain diberi tegangan pembanding. Salah satu keunggulan dari LM324N adalah dapat beroperasi pada voltase 3.0 V sampai 32 V.

Gambar dan simbol phototransistor

LED dan IR LED LED adalah komponen elektronik yang dapat memancarkan cahaya ketika dilalui arus listrik pada kedua kutubnya. Arus listrik mengalir dari kutub positif (anoda) menuju kutub negatif (katoda). Bentuk fisik dan simbol LED dapat dilihat pada gambar

LM324N LM324N merupakan komponen elektronika yang berfungsi sebagai penguat arus atau penguat sinyal (amplifier). LM324N lebih dikenal dengan nama Op Amp (Operational Amplifier). Gambar dan simbol LM324N